流体力学课程创新教育的改革与探索

作者:未知

  [摘要]流体力学是大学生必修课程,是一门研究流体的力学运动规律及应用的学科,具有较强的理论性,课程内容抽象、逻辑性强。因此,在实际教学中学生难以掌握,缺少创新思维。高等教育直接目标是传授知识、提高学生问题分析处理能力、培养创新能力。接下来,笔者结合实践研究,就流体力学课程创新教育改革进行简要分析。
  [关键词]流体力学课程 创新教育 改革
  流体力学一些流线、滞止参数较为抽象,运动方程为多元偏微分方程,学生学习起来具有较大困难。流体力学知识广泛且与人们生活有密切联系,也是国家很多重大工程的理论基础。基于新课程背景下,怎样进行流体力学课程改革得到了重视,成为教育教学重要研究内容。
  一、流体力学课程创新教育改革现状
  (一)教学内容单一
  流体力学课程内容单一、学生学习起来较为困难,课堂缺少互动,学生死记硬背,缺少主体地位体现,学生创新思维得不到培养。长此以往,学生学习兴趣下降,为应付考试而采取题海战术,及时通过了考试对实际内容也是不知所云,缺少对知识内容的全面认知与创新性思考。
  (二)多元偏微分方程学习的难度大
  流体力学教材与教学形式与理科不同,过于强调理论知识的讲解,课程内容多为数学课,严谨的公式推理有很多多元偏微分方程。经典流体力学中,常见流体运输公式推导为微分极限定义法,尽管该方法数据分析紧密,但分析过程具有较强的逻辑思维、复杂,学习困难。
  (三)与后续课程脱节
  流体力学作为一门必修课程,后续课程包含流体输配管网等,二者之间联系紧密。在实际教学中发现,很多学生学完流体力学后,在下学期学习流体输配管网时就会将已学知识忘得一干二净,重新复习流体输配管网课程消耗较多时间。
  (四)多媒体技术应用受限
  虽然多媒体教学能够提高教学效果,但這并不代表任何课程都适合多媒体技术。例如:流体力学相关理论知识若以幻灯片形式打在屏幕上,学生记笔记困难,速度快而来不及思考,公式推导缺少因果关系阐述,教学重难点不清楚。多媒体教学应是多种媒体,并非单一的幻灯片播放。
  二、流体力学课程创新教育的改革
  流体力学课程的创新教育改革应立足于多方面、全过程,结合专业课程重视流体力学理论知识、实验实训教学,引导学生在掌握理论知识的同时能够学以致用,对流体力学知识有深刻的理解和掌握。接下来,笔者结合实践研究,就流体力学课程创新教育改革路径提出几点想法建议,为课程创新教育改革提供借鉴。
  (一)师资配置
  师资队伍中博士学位5人、教授1、副教授2人。师生比为1:13,主讲教师和学生比为1:20,辅导教师和学生比为1:15,教师与学生比为1:20,分布合理。教师均为专业骨干教师,学历高并主动投入到教学实践研究中,在科学研究上有了突出成果。主讲教师均已定院校重点培养对象。
  (二)课程内容改革
  制定教学计划,流体力学课程教学学时为32学时,教学28学时、实验4学时,增加实验教学比重。为凸显创新教育成果,提高学生理论实践水平选择《流体力学泵与风机》。
  (三)课程设计
  第一,教学多元化。教学过程属于系统工程,其组成部分的相互关系对教学效率具有较大影响。现阶段,课程组织氛围理论讲解、课堂讨论、多媒体教学、实训操作、实验、软件技术、方法运用、组织竞赛。第二,实训教学。创新教育重视学生创新意识、创新能力培养,教学中只有以实践教学为根本才能达到创新教育目标。学校可以通过课堂讨论、现场评价、拓展延伸、综合评价,融合多媒体技术重视实验教学。以学生为主体、教师起到引导作用,全部教师和实验者深入教学全过程指导学生。实训教学中增加课外实践实训活动、创新活动,实现学以致用、培养创新意识。第三,创新教学方法。教学中引导学生应用COMSOL与FLUENT软件展开仿真模拟,科学规划教学模式,借助CFD软件在流体力学教学的作用开展。首先,软件模拟结果展示。流体力学一些内容适用于FULENT模拟演示;软件操作对学生参与积极性的引导。教师为学生讲解软件功能、操作等知识让学生对流动计算有关软件有基本的掌握,调动课堂参与积极性。事实证明,多数学生期望更多的认识相关学习软件,主动融入到创新性计划项目,培养创新能力。其次,软件解决科研问题的应用功能。根据科研工作引入CFD软件解决科研问题的应用实例,例如:食品搅拌机械中流体的运动状态和粒子追踪,以CFD软件为工具解决科研问题教学实例,应用到教学中。再次,课题组创建教学方法。鼓励学生主动参与创新活动与竞赛,课题组教师参与全过程装备大赛与技能竞赛,让学生主动融入其中从而有所学习、有所收获。最后,习题练习巩固知识点。课外练习增加学生知识掌握,扩散事业。
  (四)多样化考核
  考核的根本目标是学生全面发展,而传统单一分数成绩的评价形式难以达到创新教育要求。随着新课程改革的深化,改变传统教学模式,贯彻落实多样化考核有助于教学效果提升,达到创新教育目标。例如:口试与开卷考试,教师可以结合实际问题设计背景资料,给予学生充足的思考时间,再由学生将分析过程表达出来得到正确答案。此外,教师也可以设计一些开放性的问题,学生发散思维、主动思考。考核内容包括平时完成作业情况、小测试、课堂表现综合评估,有助于学生创新能力培养。
  结语:
  伴随着新课程改革的深化,创建理论性教学与实践性教学多元化模式有助于教学方法创新,课堂理论学习、课外实践、学术活动融合,为学生提供实践能力培养的机会。学校树立教育质量观,重视知识、能力提升,培养创新精神、实践能力,为今后走向社会奠定基础。
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